JP5036583B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源を使用して電気機器の動作状態等を表示する表示装置に関するものである。

従来から、電気機器の動作状態等、例えば当該電気機器への通電の有無や当該電気機器における動作エラーの有無に応じてＬＥＤ等の光源を点灯／非点灯させ、点灯時にのみ視認可能となる光、すなわち当該光源の灯光を外部から視認させることにより当該電気機器の動作状態を容易に把握できるようにする装置、すなわち電気機器の動作状態を外部に表示する表示装置が広く知られている。この表示装置は電気機器と一体に形成される場合もあれば、電気機器と別体に構成される場合などもあり、状況に応じて様々な形態で用いられる。

図４は光源の灯光を外部に表示するよう構成された、従来の表示装置における横断面図である。ここで、１は電気機器、２は電気機器１の筐体である。３は電気機器１の操作を行うためのスイッチ類（図示せず）が設けられた操作パネルであり、筐体２の一面を覆うようにして筐体２に固定される。ここで、一般的に筐体２および操作パネル３はプラスチック等の樹脂素材、又は金属板を加工して形成される不透明体である。４は筐体２に収納され、電気機器１の動作を制御する制御部等（図示せず）が搭載された回路基板である。回路基板４上にはＬＥＤ５１、５２が備えられており、ＬＥＤ５１、５２から発せられた光は操作パネル３に形成された孔であるＬＥＤ表示部３１、３２（導光穴）を通して外部から視認できる。回路基板４はスペーサ６１、６２によって筐体２に固定される。

このような電気機器において外部からＬＥＤの表示を視認する場合、ＬＥＤ５１、５２の灯光は大半が操作パネル３によって遮られてしまう。そのため、外部から確認できるＬＥＤの光量が少なくなってしまい、外部からの視認がし辛いという問題があった。また、導光孔３１、３２を十分に大きくすることでこの問題は解消されるが、その場合はＬＥＤだけではなく、回路基板４自体も導光孔を通して外部から見えるようになってしまうため、外観上好ましくないという問題があった。

前述した課題を解決する方法として、特許文献１では透明体を柱状形状に形成したＬＥＤガイド部材をＬＥＤ表示部に相当する位置に設ける方法が開示されている。このようなＬＥＤガイド部材によれば、ＬＥＤの灯光を収束して外部へと導くことができるため、外部からＬＥＤの表示を視認するうえで十分な光量を得ることができる。
特開２００２−２５７６０３

ところで、特許文献１の手法によれば、操作パネル３上にはＬＥＤガイド部材の一端面がＬＥＤに相対するように形成されるとともに、他端面が操作パネル３上のＬＥＤ表示部に位置合わせして形成されなければならない。

しかしながら、一般的に操作パネル上には複数の表示部が並べて配置されるとともに、電気機器の操作を行うためのスイッチ類や、種々の文字情報を表示するためのＬＣＤなどが併せて配置される場合もある。また、これらを操作パネル上に配置するにあたっては操作・表示内容確認の利便性やデザインの観点からその配置を考える必要がある。このため、特許文献１の手法においては図５に示すように、ＬＥＤガイド部材７１のうち、ＬＥＤ５１に相対してＬＥＤ５１の光を受光する入光面７１１とＬＥＤ５１との位置を完全には合わせられない場合が生じてしまう。この場合、入光面７１１はＬＥＤ５１の灯光を十分に受光できないため、外部から視認できるＬＥＤ５１の光量も少なくなってしまう。また、ＬＥＤガイド部材７１の取り付けを変更して図６のように構成し、ＬＥＤ５１の灯光をＬＥＤガイド部材７１内にて反射させ、導光孔３１へと導く方法も考えられるが、このようなＬＥＤガイド部材７１は構造が複雑になってしまうため、コスト高を招くという問題がある。

操作パネル３においてデザイン等の観点から決定したＬＥＤガイド部材７１の位置に合わせるようにして回路基板４上におけるＬＥＤ５１の位置を決定するという方法も考えられるが、通常は回路基板４にもＬＥＤ５１以外の電子部品が多数搭載されるため、ＬＥＤ５１の位置を自由に決定することが難しいことが多く、現実的ではない。また、ＬＥＤガイド部材の代わりに光ファイバーを用いて導光するということも考えられるが、大幅な部品点数、ひいてはコストの増加を招いてしまうという問題がある。

本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、表示パネルのデザイン等の観点から最良な位置にＬＥＤが配置できない場合であっても、比較的容易に形成可能な導光部材によってＬＥＤの灯光を外部に導くことが可能な表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明における第１発明(請求項１に係る発明)は、光源と、前記光源の灯光を導光する、一本の棒状体として形成された透光材料からなるガイド部材と、非透明体からなる表面パネルとを備えた表示装置であって、前記ガイド部材の一端面は、前記光源の中心軸と異なりかつ、前記光源の中心軸と平行となる中心軸をもって前記表面パネルに形成されてなる導光孔と対向させて配置され、前記ガイド部材の他端面は前記光源に対向させて配置して形成され、前記導光孔に対向させて配置する前記ガイド部材の一端面の断面積は前記光源に対向させて配置するガイド部材の他端面の断面積よりも小さく形成されるとともに、前記ガイド部材は、前記導光孔に対向させて配置する前記ガイド部材の一端面における断面の中心を通る、前記光源に対向させて配置するガイド部材の他端面における断面に対する垂線のうち、前記中心を始点とし、当該垂線と前記断面との交点を終点とする線分が前記ガイド部材に含有されるよう形成された錐台形状であることを特徴とするものである。この発明によれば、光源からの灯光を、入光面において受光したうえで表面パネルにおける導光孔まで導光することが可能となるため、光源と表面パネルとの間に距離があった場合であっても十分な光量を表面パネル上から視認することが可能となる。また、光源の中心軸と異なる中心軸をもって導光孔が形成された場合、すなわち導光孔と光源の位置がずれている場合であっても前述した通り導光孔まで灯光を導光することが可能であるため、十分な視認性を得ることが可能となる。
更に、ガイド部材を錘台状に構成することによって入光面と出光面は互いに平行な平面となるので、ガイド部材の有する屈折率によらず、入射光と出射光は互いに平行となる。すなわち、灯光は入射面および出光面を通過する際に屈折して導光されるので、ガイド部材への入射時と出射時との単位面積あたりの光量の減少を、ガイド部材内での減衰相当に抑えることが可能となる。
加えて、光源と導光孔との位置が大きくずれている場合においては、例えガイド部材を用いても十分な光量を導くことができず、視認性が低下する場合が考えられるが、本発明のように構成することでそのような問題が生じない表示装置を提供することが可能となる。

第２発明(請求項２に係る発明)は、第１発明の表示装置において、ガイド部材の側面を非透光としたことを特徴とするものである。この発明によれば、入光面にて受光した光は内部でガイド部材の側面から外部に逃げることなく、ガイド部材内にて全反射を繰り返して出光面へと収束して導光されるので、より大きな光量を表面パネル外から視認することが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る表示装置の第１の実施の形態を示す断面図である。なお、前述した背景技術と同じ構成については同番号を付して説明を省略する。図１において、７は透明又は半透明の素材、例えば透明なプラスチックにより形成され、筐体２と操作パネル３との間に設けられた保護パネル、７１、７２は保護パネル７と同材料にて一体に形成されたＬＥＤガイド部材、８は回路基板４上に配置され、同じく回路基板４上に配置された制御部（図示せず）からの指令により、所定の文字情報を表示するＬＣＤ、３３は操作パネル３上に形成されたＬＣＤ表示部である。

ここで、ＬＥＤガイド部材７１，７２は円錐台状に形成されており、ＬＥＤ５１，５２の灯光を受光する入光面７１１，７２１の面積が、それぞれ導光した光を外部に出光する出光面７１２，７２２の面積よりも大きくなる位置関係で配置される。また、出光面７１２，７２２はそれぞれＬＥＤ表示部３１，３２と相対する位置に設けられるとともに、入光面７１１，７２１はそれぞれＬＥＤ５１，５２と相対する位置に設けられる。このとき、入光面７１１，７２１の面積はLED５１，５２の、当該入光面側から見た投影面積以上となるよう形成されることが望ましい。このように構成することで、入光面７１１，７２１はLED５１，５２からの灯光をより多く受光できるようになる。また、逆に入光面７１１，７２１の面積に対してLED５１，５２の当該投影面積が十分に小さくなるよう、LED５１，５２を小型のLED、いわゆる粒LEDにて構成しても良いことは言うまでも無い。

これにより、入光面７１１，７２１はＬＥＤ５１，５２の灯光を十分に受光することができ、受光した光をＬＥＤ表示部３１，３２へと収束して導光するので、ＬＥＤとＬＥＤ表示部との位置が合わない場合であっても、外部からＬＥＤの表示を視認するうえで十分な光量を得ることができる。

図２はＬＥＤガイド部材７１を拡大した図である。ここで線分Ａ−Ａは出光面７１２の中心を通る、入光面７１１に対する垂線のうち、出光面７１２の中心を始点とし、垂線と入光面７１１との交点を終点とする線分である。このようにして得られた線分Ａ−ＡがＬＥＤガイド部材７１に含有されるように構成するとより好適である。この条件によれば、入光面７１１と出光面７１２との位置のずれ、すなわちＬＥＤ５１とＬＥＤ表示部３１との位置のずれにおける許容範囲は小さくなってしまうという不利益があるが、ＬＥＤガイド部材７１の側面７１３と入光面７１１とが成す角度が直角に近くなり、入光面７１１にて受光したＬＥＤ５１の灯光が側面７１３の内側にて全反射しやすくなるので比較的灯光を導光しやすい。よって、この条件を満たすようＬＥＤガイド部材７１を設計することでＬＥＤ５１とＬＥＤ表示部３１との位置がずれていたとしても外部からＬＥＤの表示を視認するための十分な光量を得るという目的を達成しやすくなる。ここで、本発明において側面７１３に対し何ら処理を行わなくとも相応の効果を発揮できるが、例えば側面７１３のみを黒く着色する、あるいは色のついた紙状のものを巻きつける、あるいは側面７１３の表面粗さを粗くするなどの手段により側面７１３を非透光とする、すなわち側面７１３が光を通さないようにすることによって、側面７１３の内側にて全反射がより起こりやすくなる。すなわち、入光面７１１にて受光したLED５１の灯光のほぼ全てが全反射を繰り返して出光面７１１へと導光されるので、外部にて視認できる光量が大きくなるという効果が得られる。

また、本実施例では例え外力によって操作パネル３が屈曲した場合であっても、ＬＥＤ表示部３１，３２とＬＥＤガイド部材７１，７２とが衝突するだけで済むので、回路基板４の損壊が起こりづらいという利点がある。更に、保護パネル７が回路基板４を覆うように十分大きく形成すれば、メンテナンス等の必要に応じて回路基板４の状態を確認すべく操作パネル３を取外す場合などにおいても回路基板４の損壊が起こりづらいという利点がある。また、保護パネル７とＬＥＤガイド部材７１，７２とは同材料にて形成された透明体であるため、保護パネル７を通して外部からＬＣＤ８の表示を確認することができ、かつＬＣＤの保護を図ることができるという利点も得られる。

図３は本発明に係る表示装置の第２の実施の形態を示す断面図である。第１の実施の形態と同じ構成については同番号を付して説明を省略する。図３において、８２は回路基板４上に設けられた電子部品である。また、本実施の形態におけるＬＥＤガイド部材の側面は出光面７１２，７２２から入光面７１１，７２１にかけて徐々に膨らむような曲線によって構成されている。このような構成によっても第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

更に、本実施の形態では、保護パネル７とＬＥＤガイド部材の出光面７１２，７２２とが同一平面となるよう構成されている。このような構成によっても第１の実施の形態と同様に入光面７１１，７２１はＬＥＤ５１，５２の灯光を十分に受光することができ、受光した光をＬＥＤ表示部３１，３２へと収束して導光するので、ＬＥＤとＬＥＤ表示部との位置が合わない場合であっても、外部からＬＥＤの表示を視認するうえで十分な光量を得ることができる。

また、ＬＥＤ５１，５２とＬＥＤガイド部材７１，７２の先端である入光面７１１，７２１が至近距離で相対しているが、仮に外力によって操作パネル３が屈曲したとしても、併せて保護パネル７をも屈曲させるだけの力が加わらない限りＬＥＤとＬＥＤガイド部材とが衝突することはないので、比較的ＬＥＤの損壊が起こりにくいという利点がある。更に、このような構成によれば回路基板４と保護パネル７との間に大きな空間が得られるので、図示した電子部品８のように大きな電子部品を回路基板４上に配置しやすいという利点がある。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。上述した実施の形態においては回路基板４上にはＬＥＤ及びＬＣＤのみを設置するよう記載したが、回路基板４上に電気機器１の操作を行うためのスイッチ類を設ける場合であれば、保護パネル７のスイッチ類に相対する位置にスイッチ操作用の孔を設け、この孔を通してスイッチ類を操作できるよう構成すれば良い。

また、上述した実施の形態においてはＬＥＤガイド部材を円錐台として取り扱ったが、角錐台であっても良い。また、断面が楕円となった錐台等であっても良い。さらに、上述した実施の形態において操作パネル３にはLED表示部およびLCD表示部として孔を形成したが、操作パネル３の外側表面に対し、少なくとも当該孔部に該当する箇所を透明とした保護シートを貼り付けるようにしてもよい。このような保護シートによれば、LED表示部等の孔から表示装置内部に埃等の異物が入ることを阻止でき、また、保護シートのうちスイッチ類に該当する箇所に当該スイッチ類の名称を記載しておけば、スイッチ類を複数備えた場合においても容易に操作を行うことが可能となる。

以上に説明したように本発明に係る表示装置によれば、表示パネルのデザイン等の観点から最良な位置にＬＥＤが配置できない場合であっても、比較的容易に形成可能な導光部材によってＬＥＤの灯光を外部に導くことが可能な表示装置を提供することが可能となる。

本発明に係る表示装置の第１の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤガイド部材を示す拡大図である。 本発明に係る表示装置の第２の実施の形態を示す断面図である。 従来の表示装置を示す断面図である。 従来の表示装置における課題を示す断面図である。 従来の表示装置における別の課題を示す断面図である。

符号の説明

１ 電気機器
２ 筐体
３ 操作パネル
３１，３２ ＬＥＤ表示部
３３ ＬＣＤ表示部
４ 回路基板
５１，５２ ＬＥＤ（光源）
６１，６２ スペーサ
７ 保護パネル
７１，７２ ＬＥＤガイド部材
７１１，７２１ 入光面
７１２，７２２ 出光面
８１ ＬＣＤ
８２ 電子部品

Claims (2)

1. 
   光源と、
   
   前記光源の灯光を導光する、一本の棒状体として形成された透光材料からなるガイド部材と、
   
   非透明体からなる表面パネルとを備えた表示装置であって、
   
   前記ガイド部材の一端面は、前記光源の中心軸と異なりかつ、前記光源の中心軸と平行となる中心軸をもって前記表面パネルに形成されてなる導光孔と対向させて配置され、
   
   前記ガイド部材の他端面は前記光源に対向させて配置して形成され、
   
   前記導光孔に対向させて配置する前記ガイド部材の一端面の断面積は前記光源に対向させて配置するガイド部材の他端面の断面積よりも小さく形成されるとともに、
   
   前記ガイド部材は、前記導光孔に対向させて配置する前記ガイド部材の一端面における断面の中心を通る、前記光源に対向させて配置するガイド部材の他端面における断面に対する垂線のうち、前記中心を始点とし、当該垂線と前記断面との交点を終点とする線分が前記ガイド部材に含有されるよう形成された錐台形状であることを特徴とする表示装置。
   
2. 
   前記ガイド部材の側面を非透光としたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。